基于BIM技術的地鐵出入口綜合管線工藝優化方法

萬傳軍 王孝忠

（中國鐵建電氣化局集團有限公司，100043，北京∥第一作者，總經理）

地鐵綜合管線是地鐵車站內部各系統管線的統稱，主要包含通風空調、給排水、動力照明、BAS（車站設備監控系統）、FAS（防災報警系統）、信號和通信等系統管線。綜合管線是地鐵的“經脈”，是地鐵實現其各項功能的重要組成部分。然而，由于地下車站空間狹小，使綜合管線的施工成為地鐵施工的難題之一，尤其是在地鐵出入口位置，管線更為密集，是地鐵綜合管線施工中的瓶頸。

自1965年我國第一條地下鐵道開始建設以來，每條地鐵在建設過程中都將各系統管線施工工藝的研究納為重點工作，并且在系統管線排布的標準方面做了大量研究工作，形成了較為完善的地鐵管線施工工藝及標準。但國內絕大多數地鐵工程針對出入口區域綜合管線的施工仍采用“先施工、先占位”的方針，往往導致此區域的施工滯后，工期拖延。目前，國內對此區域綜合管線施工主要采用后期現場定位和前期分專業施工法。但這些方法均不能在施工前直觀地反映綜合管線的位置關系和線路的走向，因此不能完全解決綜合管線的工藝控制問題，為此需經常返工,不僅浪費了大量的人力物力，而且延長了綜合管線施工工期。

為更好地解決地鐵出入口綜合管線施工這一技術瓶頸，本文針對綜合管線布局和工藝優化方法進行研究，引入BIM（建筑信息模型）技術，對出入口綜合管線的傳統施工工藝進行改進，突破其局限性，并有效地提高了出入口綜合管線的施工質量，實現了一次施工合格，有效縮短了施工工期。

1 傳統出入口綜合管線施工方法

地鐵出入口具有綜合管線密集交錯、空間狹小等特點，使此區域綜合管線施工成為地鐵綜合管線施工的重要難題之一。傳統的地鐵出入口綜合管線施工方法有后期現場定位施工和前期分專業施工兩種。

1.1 后期現場定位施工法

此方法在地鐵出入口綜合管線施工過程中采用較多，其具體的施工工藝流程如圖1所示。

本工藝實施的前提是地鐵出入口區域外綜合管線施工完畢，同時依據公共區裝修吊頂標高對通風管道（一般為兩條送排風大系統）進行優化定位，依據通風管道的位置對動力照明、給排水、FAS、BAS和通信等專業管線進行優化定位，各專業嚴格按照優化后的管線位置進行施工，并對施工后的綜合管線進行位置復核，確保滿足線路要求和檢修要求。

本工藝方法對管線的走向有很好的定位作用，但其弊端也較為突出，嚴重影響施工工期，需待各專業管線施工后，才能進行本區域的管線施工，對工期影響最為突出。

圖2 前期分專業施工流程圖

2 基于BIM技術的綜合管線優化方法

1.2 前期分專業施工法

此方法在地鐵出入口綜合管線施工過程中采用較少，其具體的施工工藝流程如圖2所示。

本工藝實施過程不需要等各專業管線施工完畢，通風、給排水、動力照明、通信和FAS等專業依據各自施工工期計劃，在出入口位置的管線跟隨系統管道直接劃線定位施工，在遇到其他專業已經施工完畢的管線時，對本專業管線方位進行優化，同時預留檢修空間，如無法進行優化，需相關專業現場會審，進行相應的返工返修工作。

本工藝方法有利于縮短綜合管線的施工工期，但其弊端也較為突出，存在較大工程量的返工返修工作，造成人力物力的嚴重浪費，不利于施工質量和成本的把控。

BIM以建筑工程的各種信息數據為基礎，依托現代計算機技術將上述信息數據轉化為仿真建筑模型。該模型反映了建筑物的真實數據信息，且具有可視化、優化性和可出圖性等特點。

為解決地鐵出入口綜合管線施工的難題，本文引入BIM技術對地鐵出入口綜合管線安裝技術進行研究，既提升地鐵出入口綜合管線的安裝質量及效率，也縮短了施工工期，降低安裝成本。本次BIM技術在地鐵出入口綜合管線施工的應用研究流程如下：

（1）通過各種檢索手段以及相應的設計和檢驗規范，收集國內外地鐵出入口綜合管線施工的研究成果和施工經驗，并進行分析和優化，為研究提供借鑒和參考。

（2）依據地鐵車站各專業二維綜合管線圖紙會審及施工現場復測數據，將地鐵出入口綜合管線二維圖轉化為三維管線圖，實現綜合管線的可視化。

（3）依據三維管線圖，進行出入口位置綜合管線碰撞信息檢查，并依據模型對管線碰撞位置進行修改，確保出入口綜合管線不再發生碰撞；對出入口綜合管線的布局進行合理優化，以達到美觀大方且方便后續的運營維護；最終產生由各專業確認后的出入口三維綜合管線圖，并將三維圖轉化為二維圖進一步指導施工。

（4）通過確定合理的施工工藝提高出入口綜合管線施工的效率及質量。依據各專業管線在出入口部位的上下層位置關系，確定相關專業的先后施工順序，并派專人現場盯控，確保各專業按上下順序施工，減少因施工無序造成的窩工現象。

基于BIM技術的地鐵出入口綜合管線工藝優化方法，利用BIM技術的可視化、優化性和可出圖性等特點，將出入口位置綜合管線施工中的問題提前在施工前解決，且通過工藝優化有效提高了一次施工合格率，從而保證了施工工期和施工質量，降低了施工成本。

3 基于BIM技術的地鐵出入口綜合管線工藝優化方法應用

3.1 利用BIM技術創建綜合管線三維施工圖

無錫地鐵2號線梁溪大橋站將BIM技術應用到綜合管線的施工過程中，首先進行的就是可視化轉化過程。即將傳統的二維綜合管線圖轉化為三維綜合管線圖。具體轉化過程如圖3所示。

圖3 二維圖至三維圖深化過程

在進行三維圖轉化時，首先對梁溪大橋車站出入口土建單位的結構數據進行測繪，重點是土建專業施工后車站出入口結構中與設計圖紙存在不一樣的地方，以便為后續出入口綜合管線的碰撞和布局優化提供準確可靠的數據，對于明顯的管線干涉部位，及時與設計單位進行溝通，從而對不合理的位置做出正確處理。

3.2 利用BIM技術對出入口綜合管線進行碰撞檢查

利用BIM技術對梁溪大橋站出入口綜合管線進行碰撞檢查，以確保管線間滿足施工和后期的檢修距離。因出入口部位空間狹小、管線密集、工藝安排困難、檢修空間預留困難，因此需要重點進行碰撞檢查。

利用BIM技術在施工前對出入口綜合管線進行碰撞檢查，提前預判管線碰撞位置，并針對碰撞位置及時作出調整，可避免綜合管線施工過程中出現窩工、返工和返修現象，從而提高施工效率，節約施工成本，確保施工質量的可靠性。

3.3 利用BIM技術優化出入口管線布局

采用BIM技術對梁溪大橋站出入口綜合管線進行了合理優化，使其不僅布局合理、美觀，還預留了充足的檢修空間，方便后續經營維護。優化后的梁溪大橋站1號出入口綜合管線三維圖如圖4所示。

圖4 優化后的1號出入口綜合管線三維圖

3.4 施工后的出入口綜合管線

依據BIM技術優化的施工工藝，結合實際派專人到現場盯控安裝過程，確保各專業按照所確定的施工工藝進行施工。施工后的效果達到了預期目標，如圖5所示。

圖5 施工后的梁溪大橋站1號出入口綜合管線

4 結語

本文針對地鐵出入口綜合管線施工這一技術瓶頸，提出了基于BIM技術的出入口綜合管線工藝優化方法。通過梁溪大橋站出入口實際檢驗，采用BIM技術可有效提高出入口綜合管線一次安裝合格率、施工質量，可縮短工期，降低施工成本，有效解決綜合管線在地鐵出入口位置難以精確定位這一技術瓶頸。因此，基于BIM技術的地鐵出入口綜合管線工藝優化方法可作為密集管線區域施工的理論指導。

參考文獻

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